一种电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于机械自动化领域，具体涉及一种电动汽车自动换电池机构的视觉系统。该系统包括以下两部分：设置在换电区域内用于采集电动汽车和待换电池图像的图像采集装置以及设置在换电区域内用于电动汽车定位的定位平台；其中，图像采集装置包括设置在电动汽车上方用于获取电动汽车图像的顶部照相机、用于获取电动汽车内待换电池图像的侧部照相机以及将采集的电动汽车图像和电池图像发送给上位机的数据传输装置；定位平台包括固定设置在地面上的底板以及设置在底板上用于限制电动汽车前后位置的前挡板。本实用新型的优点是定位精准、自动化程度高、结构简单。
【专利说明】一种电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械自动化领域，设计一种视觉系统，具体涉及一种电动汽车自动换电池机构的视觉系统。
【背景技术】
[0002]随着人们对环境保护的意识越来越强，环境污染和资源的问题受到人们的极大关注。汽车行业节能减排形势的日益严峻，发展节能环保型汽车成为汽车产业发展的必然选择。目前，以电能为代表的新能源的节能环保型汽车作为动力与储能电池产业终端应用产品，已成为国家鼓励发展的新兴战略性产业。
[0003]目前，电动汽车的续航能力是电动汽车行业需要解决的一个重要问题，国家电网公司提出了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送，通过智能电网、物联网和交通网的‘三网’技术融合，实施信息化、自动化和网络化的‘三化’管理，实现对电动汽车用户跨区域全覆盖的同网、同质和同价的‘三同’服务”的建设方针。电动汽车的蓄电电池的充电和换电环节关系到整个电动汽车产业的普及和推广。利用专门的电池更换设备，无人值守的情况下实现全自动将电动汽车耗尽的电池组直接更换为充换电站内已充满电的电池组，是电动汽车充换电站的技术发展方向。
[0004]充电电池的更换可以依靠人工或者机械设备来完成。每个电池箱重约80公斤，如果采用人工劳动强度相当大，而且存在很大的安全隐患，不适合现代化的生产程式。只能采用机械设备，这样不仅可以提高效率，而且确保操作工人的安全，是现代工业广泛采用的一种方式，也是提升新能源运用水准和科技含量的重要标向。
[0005]在初期电动汽车电池的更换基本采用人工辅助机器的方式实现。虽然人工参与增加了电池更换的灵活性，但同时也增加了人工成本，降低了电池更换的效率。另外由于单块电池的重量大，这增加了工人的劳动强度与换电工作的危险性，而采用自动设备不仅提高了效率，而且可以确保操作工人的安全，因此研究能够快速更换电池提高了电池更换效率的自动设备尤为重要。
[0006]如何确保电动汽车进入换电站时因电动汽车停放的随机性所导致的电池定位的问题，自动换电池系统开始工作时，机械手在电动汽车上取电池或放电池过程中，如何精确的定位电池的坐标位置成为电动汽车自动换电池系统急需解决的问题。
实用新型内容
[0007]为解决【背景技术】中的问题，本实用新型提出了一种定位精准、自动化程度高、结构简单的电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统。
[0008]本实用新型的具体技术方案是:
[0009]一种电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:包括设置在换电区域内用于采集电动汽车和待换电池图像的图像采集装置以及设置在换电区域内用于电动汽车定位的定位平台；[0010]所述图像采集装置包括设置在电动汽车上方用于获取电动汽车图像的顶部照相机、用于获取电动汽车内待换电池图像的侧部照相机以及将采集的电动汽车图像和电池图像发送给上位机的数据传输装置；
[0011]所述定位平台包括固定设置在地面上的底板以及设置在底板上用于限制电动汽车前后位置的前挡板。
[0012]上述侧部照相机位于电动汽车自动换电池机构的机械手上。
[0013]上述定位平台上还包括有用于限制电动汽车前后位置的后挡板。
[0014]上述定位平台还包括设置在底板上的用于测量电动汽车底盘与底板上表面之间距离的电子测量尺。
[0015]上述定位平台还包括设置在电动汽车底盘正下方用于固定电动汽车位置的电磁铁。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]1、本实用新型采用顶部相机和侧部相机先后拍照定位获取待测电池的方位坐标，方法简便快捷，精度高，速度快。
[0018]2、本实用新型采用前挡板、后挡板，使得电动汽车初定位更加可靠、更加准确。
[0019]3、本实用新型采用电磁铁和电子测量尺的组合，保证轮胎胎压和承载载荷发生变化时，电动汽车和待换电池的位置不发生的变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的主视图。
[0021]图2为本实用新型的右视图。
[0022]附图标记如下:
[0023]1-图像采集装置、11-顶部照相机、12-侧部照相机、13-数据传输装置、2_定位平台、21-底板、22-前挡板、23-后挡板、24-电磁铁、25-电子测量尺、3-电动汽车、4-待换电池、5-电池仓。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型进行详述:
[0025]参见图1，一种电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，包括设置在换电站换电区域内用于采集电动汽车3和待换电池4图像的图像采集装置I以及设置在换电区域内用于电动汽车定位的定位平台2 ；
[0026]其中，图像采集装置I包括设置在电动汽车3上方用于获取电动汽车3图像的顶部照相机11、用于获取电动汽车3内待换电池4图像的侧部照相机12以及将采集的电动汽车3图像和待换电池4图像发送给上位机的数据传输装置13 ；
[0027]其中，定位平台2包括固定设置在地面上的底板21以及设置在底板上用于限制电动汽车前后位置的前挡板22 ；
[0028]另外，为了使得电动汽车定位可靠性更优；定位平台2的底板21上同时设置有用于限制电动汽车前后位置的前挡板22和后挡板23 (—般情况下，前、后挡板均设置在电动汽车前轮胎的前、后两侧);[0029]为了保证轮胎胎压和承载载荷导致电动汽车自重发生变化时，电动汽车3和待换电池4的位置不发生的变化，该视觉定位系统的定位平台2还包括设置在底板21上的用于测量电动汽车3车底与底板21上表面之间距离的电子测量尺25以及设置在电动汽车底盘正下方用于用于固定电动汽车位置的电磁铁24 ；
[0030]特别的，本实用新型为了准确的获得待换电池的位置坐标数据，侧部照相机位于电动汽车自动换电池机构的机械手上。
[0031]当电动汽车3驶入换电站的换电区域时，由于电动汽车3的停放都是随机的，停车的方位需要进行初步定位；在进行初步定位后，再确定电动汽车和待换电池的位置；
[0032]本发明提供了一种视觉定位系统，电动汽车3驶入定位平台2上，驶入过程中驾驶员根据驶入定位平台2的侧边调整车身，使车身基本平行于定位平台2侧边；
[0033]当电动汽车3驶入定位平台2之后，定位平台2上的前挡板22挡住汽车前轮；限制电动汽车继续向前移动；
[0034]为了使得电动汽车的限位更加可靠，本系统的定位平台上还设置有后挡板23，在前挡板22伸出后，在后挡板23也向上移动并伸出底板21的上表面，卡住电动汽车3后轮胎以限制其转动(保证驾驶员未拉手刹时，电动汽车不会移动)，初始定位完成。
[0035]由于电动汽车3车型的不同，车的前轮胎和后轮胎之间的距离也不相同，因此本发明的后挡板23还可以前后移动，保证不同车型时轮胎大小不一的情况下也能完成汽车的初定位的工作。
[0036]在汽车初定位完成以后，图像采集装置I开始工作，首先顶部照相机11开始拍照，记录下电动汽车3的图像信息；接着，侧部照相机12移动至电动汽车3内待换电池4的正前方，并开始拍照记录下了待换电池3的图像信息；然后，通过数据传输装置13将电动汽车3的图像信息和待换电池4的图像信息上传至上位机，上位机将上述的图像信息转换成电动汽车换电池机构上的机械手在各个工位工作时所需的位置坐标数据。
[0037]特别的，为了确保侧部相机23拍照的准确性，一般采取两次或多次拍照的方式来更加准确的获取电动汽车3和待换电池4的图像信息，以便最终获得准确的机械手的位置坐标数据。
[0038]另外，侧部照相机12还可用来获取电池仓5内的电池的图像，用来验证系统中原本储存的电池仓5内电池位置坐标数据的正确性。
[0039]一般情况下的电动汽车3内都安装有四块蓄电池，有时候换电池是需要对多块蓄电池进行更换，为了保证承载载荷变化导致电动汽车3自重发生变化时，电动汽车3和待换电池4的位置不发生的变化，该视觉定位系统的定位平台2还包括设置在底板21上的用于测量电动汽车2底盘与底板21上表面之间距离的电子测量尺25以及设置在电动汽车底盘上用于配重的电磁铁25 ;当机械手取出电动汽车3内的蓄电池后，电子测量尺4测量出车底与底板之间的距离发生了变化，电磁铁25通电并吸住电动汽车3底部，使得电动汽车3保持在初始位置。
【权利要求】
1.一种电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:包括设置在换电区域内用于采集电动汽车和待换电池图像的图像采集装置以及设置在换电区域内用于电动汽车定位的定位平台； 所述图像采集装置包括设置在电动汽车上方用于获取电动汽车图像的顶部照相机、用于获取电动汽车内待换电池图像的侧部照相机以及将采集的电动汽车图像和电池图像发送给上位机的数据传输装置； 所述定位平台包括固定设置在地面上的底板以及设置在底板上用于限制电动汽车前后位置的前挡板。
2.根据权利要求1所述的电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:所述侧部照相机位于电动汽车自动换电池机构的机械手上。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:所述定位平台上还包括有用于限制电动汽车前后位置的后挡板。
4.根据权利要求3所述的电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:所述定位平台还包括设置在底板上的用于测量电动汽车底盘与底板上表面之间距离的电子测量尺。
5.根据权利要求4所述的电动汽车自动换电池机构的视觉定位系统，其特征在于:所述定位平台还包括设置在电动汽车底盘正下方用于固定电动汽车位置的电磁铁。
【文档编号】B60S5/06GK203713841SQ201320783049
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】林洪怡, 李汉舟, 罗华, 燕小强 申请人:西安航天精密机电研究所